Μοντελοποίηση Συστημάτων Διεσπαρμένης Παραγωγής Με Τεχνολογίες Συμπαραγωγής Θερμότητας Και Ηλεκτρισμού Με Χρήση Του Λογισμικού Gams

Abstract

Στην εργασία αυτή αναπτύσσεται ένα οικονομικό μοντέλο υιοθέτησης Διεσπαρμένων Πηγών Ενέργειας - Distributed Energy Resources (DER) και Συμπαραγωγής Θερμότητας και Ηλεκτρισμού - CHP. Περιλαμβάνεται η εξέλιξη της έρευνας σχετικά με τις DER από το Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS) και το ερευνητικό πρόγραμμα του Berkeley Lab CERTS-CAM ώστε να μπορούν να συμπεριληφθούν τεχνολογίες συμπαραγωγής (θερμότητα, ηλεκτρισμός) και τριπαραγωγής (θερμότητα, ηλεκτρισμός, κλιματισμός) σε ένα μικροδίκτυο.Μικροδίκτυο είναι μία ημιαυτόνομη ομαδοποίηση καταναλωτών του μακροδικτύου, που συνήθως γειτνιάζουν, με σκοπό την ελαχιστοποίηση του συνολικού ενεργειακού τους κόστους (ηλεκτρικού και θερμικού). Με την εγκατάσταση ιδίων πηγών παραγωγής ενέργειας και την ομαδοποίηση των τελικών ηλεκτρικών και θερμικών τους φορτίων, επιτυγχάνεται η αποδοτικότερη λειτουργία του μικροσυστήματος, καθώς ο εγκατεστημένος εξοπλισμός λειτουργεί προς όφελος των ιδιοκτητών του. Παρότι είναι δυνατή η λειτουργία του μικροδικτύου εντελώς αυτόνομα και ανεξάρτητα από το παραδοσιακό μακροδίκτυο, το μικροδίκτυο συνήθως παραμένει διασυνδεδεμένο μέσω διατάξεων ηλεκτρονικών ισχύος και ανταλλάσει ενέργεια και πιθανώς συμπληρωματικές υπηρεσίες με το μακροδίκτυο. Όταν το μικροδίκτυο μπορεί να παράξει περισσότερη ενέργεια από ότι χρειάζεται μπορεί να την πουλήσει στο μακροδίκτυο. Ομοίως, όταν η παραγόμενη ενέργεια είναι μικρότερη του συνολικού του φορτίου, τότε μπορεί να αγοράσει ενέργεια από το μακροδίκτυο.Η εργασία αυτή αναζητά την οικονομικότερη δυνατή λειτουργία ενός δεδομένου μικροδικτύου, δηλαδή τον απαιτούμενο εξοπλισμό, το χρονοδιάγραμμα λειτουργίας του εξοπλισμού και τις χρονικές περιόδους όπου απαιτείται η αγορά ενέργειας και αυτές κατά τις οποίες είναι δυνατή η πώληση. Σκοπός της εργασίας δεν είναι μία λεπτομερής τεχνο-οικονομική ανάλυση του μικροδικτύου και των δυνατοτήτων του, αλλά να εξεταστούν τα οικονομικά θεμέλια και να διαπιστωθεί ποιες τεχνολογίες DER μπορεί να είναι ελκυστικές για τα μικροδίκτυα, σε τι συνδυασμούς μπορούν να εγκατασταθούν και πώς να λειτουργήσουν.Οι διαθέσιμες τεχνολογίες που αναλύθηκαν από το μοντέλο είναι γεννήτριες diesel, γεννήτριες φυσικού αερίου, μικροστρόβιλοι, κυψέλες καυσίμου και φωτοβολταϊκά πάνελ. Ορισμένες από τις τεχνολογίες εμφάνιζαν τη δυνατότητα αξιοποίησης της απωλεσθείσας, από την ηλεκτροπαραγωγή, θερμότητας για την κάλυψη θερμικών φορτίων (θέρμανση χώρων και νερού) και άλλες για την κάλυψη φορτίων ψύξης και κλιματισμού.Στην εργασία αυτή αναλύθηκαν τρεις διαφορετικές περιπτώσεις επένδυσης από το μικροδίκτυο. Το πρώτο σενάριο αποτελεί το σενάριο βάσης, όπου το μικροδίκτυο αγοράζει όλη του την ενέργεια, ηλεκτρική και φυσικό αέριο, από το μακροδίκτυο. Στο δεύτερο σενάριο, είναι δυνατή η εγκατάσταση τεχνολογιών Διεσπαρμένης Παραγωγής για την κάλυψη των ηλεκτρικών φορτίων. Τέλος, στο τρίτο σενάριο είναι δυνατή η εγκατάσταση τεχνολογιών Διεσπαρμένης Παραγωγής και Συμπαραγωγής Θερμότητας και Ηλεκτρισμού. Η σύγκριση του τελικού κόστους των δύο τελευταίων σεναρίων με το πρώτο αποτελεί τη βασική ανάλυση της εργασίας αυτής. Τα αποτελέσματα των παραπάνω σεναρίων, όπως προέκυψαν από τη μοντελοποίηση μέσω του λογισμικού GAMS, παρουσιάζονται και αναλύονται στην εργασία αυτή.